Zanim André Citroën zaczął produkować samochody, produkował coś, co dla inżyniera jest równie fascynujące: koła zębate i to nie byle jakie, bo koła o uzębieniu daszkowym, znane również jako koła zębate daszkowe, jodełkowe albo double helical gears. Ich charakterystyczny kształt przypomina dwa przeciwstawne uzębienia śrubowe, które tworzą wzór litery V. Właśnie stąd wzięło się późniejsze logo Citroëna – słynny podwójny szewron a cała historia zaczęła się w Polsce.
126 lat temu André Citroën przyjechał do Polski, a dokładnie do Głowna, miasta położnego niedaleko Łodzi, gdzie zetknął się z rozwiązaniem kół zębatych o układzie daszkowym, wykonanych z drewna. Napędzały fabrykę wyrobów metalowych. Za pożyczone od polskiej rodziny kupił prawa do tej technologii i dostosował ją do produkcji przemysłowej we Francji. Z technicznego punktu widzenia był to bardzo dobry wybór, bo uzębienie daszkowe rozwiązywało jeden z podstawowych problemów klasycznych przekładni śrubowych: siłę osiową. W zwykłym kole zębatym walcowym o zębach prostych kontakt między zębami następuje dość gwałtownie. Ząb wchodzi w zazębienie niemal całą szerokością, co powoduje większy hałas, drgania i udary. Przekładnia działa poprawnie, ale przy większych prędkościach obrotowych i obciążeniach zaczyna być głośna, mniej płynna i bardziej narażona na zużycie.
Koło o uzębieniu śrubowym działa inaczej. Ząb jest ustawiony pod kątem do osi obrotu, dlatego zazębienie zaczyna się stopniowo. Najpierw pracuje mały fragment zęba, potem coraz większa jego część. Dzięki temu przekładnia pracuje ciszej, płynniej i może przenosić większe obciążenia. Ale takie rozwiązanie ma też wady polega na tym, że taki skośny ząb działa jak śruba: oprócz siły obwodowej, która przenosi moment obrotowy, generuje także siłę osiową, czyli wypycha koło wzdłuż wału.To wymaga mocniejszych łożysk oporowych, sztywniejszej obudowy i lepszego smarowania. W dużych maszynach oznacza to większą masę, większe straty, większy koszt i dodatkowe ryzyko awarii.
Uzębienie daszkowe Citroëna rozwiązuje ten problem w najlepszy możliwy sposób. Jedna połowa koła ma zęby śrubowe pochylone w jedną stronę, druga połowa – w stronę przeciwną. Każda połówka generuje siłę osiową, ale siły te są skierowane przeciwnie i w idealnie wykonanej przekładni wzajemnie się znoszą. Efekt? Zachowujemy zalety uzębienia śrubowego, czyli cichą i płynną pracę, ale eliminujemy jego największą wadę: nacisk osiowy na łożyska i to właśnie była techniczna genialność kół daszkowych. Przekładnia mogła przenosić duży moment obrotowy, pracować ciszej niż przekładnia zębata prosta, mniej obciążać łożyska i lepiej znosić ciężką eksploatację.
Dla szybko rozwijającego się przemysłu początku XX wieku – młynów, maszyn parowych, dużych napędów przemysłowych, później także przekładni samochodowych i okrętowych – było to rozwiązanie bardzo atrakcyjne. Koła zębate Citroëna trafiły na rynek w najlepszym możliwym momencie.
W praktyce zalety były następujące: większa powierzchnia kontaktu zębów, łagodniejsze wejście w zazębienie, mniejsze drgania, niższy hałas, wyższa nośność i brak sumarycznego parcia osiowego. Przy odpowiedniej dokładności wykonania przekładnia daszkowa mogła być jednocześnie mocna, trwała i stosunkowo kompaktowa. Jest jednak druga strona medalu. Koła daszkowe są znacznie trudniejsze w produkcji niż klasyczne koła o zębach prostych. Szczególnym problemem jest miejsce, w którym spotykają się oba przeciwne kierunki uzębienia. Narzędzie skrawające musi zakończyć pracę bardzo precyzyjnie, a geometria obu połówek musi być idealnie zsynchronizowana. Minimalny błąd powoduje nierównomierny rozkład obciążenia, hałas, wzrost temperatury i przyspieszone zużycie.
Dlatego sukces André Citroëna nie polegał wyłącznie na tym, że zauważył ciekawy kształt zębów. Kluczowe było uprzemysłowienie tej technologii: możliwość wykonywania takich kół z odpowiednią dokładnością, powtarzalnością i w skali przemysłowej. To wymagało maszyn, wiedzy materiałowej, kontroli jakości i bardzo dobrej organizacji produkcji. Warto też zrozumieć, dlaczego ten wzór był tak charakterystyczny wizualnie. Patrząc na czoło koła daszkowego, widać dwa szeregi skośnych zębów zbiegających się ku środkowi. Powstaje znak przypominający podwójny grot lub podwójny szewron.
Citroën uczynił z niego symbol swojej firmy, a później logo marki samochodowej – stało się jego znakiem firmowym, podpisem i świadectwem inżynieryjnego geniuszu.
Koło daszkowe jest jednym z piękniejszych przykładów rozwiązania problemu przez symetrię. Tam, gdzie pojedyncze uzębienie śrubowe tworzy niepożądaną siłę boczną, dwa przeciwne uzębienia znoszą ją nawzajem a zamiast walczyć z siłą osiową za pomocą większych łożysk, Citroën usunął jej skutek już na poziomie geometrii zęba.
Andre Citroën był człowiekiem niezwykle utalentowanym.
